“绿叶中色素的提取和分离”实验的改进和拓展

甘肃省高台县第一中学(734300) 陈能训

“绿叶中色素的提取和分离”实验做成功而且效果好，关键在三个环节要处理好：①提取出的色素量多不变性；②画出的滤液细线浓、直、细、匀；③滤液细线不能浸没在层析液中。笔者通过长期实验教学实践，尝试对教材实验进行优化改进，并且在此基础上拓展了探究实验。

1 实验改进方面的思考与处理

1.1 制备出高质量的色素提取液,要从实验材料的选择与处理上改进

1.1.1 选材

教材中选用的材料是新鲜的绿叶(如菠菜、油菜、上海青)进行色素的提取和分离,都能取得良好的实验效果。

1.1.2 优化绿叶材料研磨方法制备高质量的色素提取液

教材实验在实际操作中的不足：①绿叶进行剪碎和研磨的处理耗时长，学生在操作中缺乏经验，经常会出现研磨不充分、材料大量溢出的情况；②色素易发生去镁(Mg)反应或分解；③研磨时加入过量有机溶剂(无水乙醇)造成色素提取液的质量差，影响实验效果；④各小组实验进度差异大。

笔者在实践中做了如下改进实验。

(1)绿叶材料采用先晾、后打碎的方法：新鲜绿叶中水分多，放于干燥处晾2 h左右，用家用榨汁机迅速打碎绿叶组织，分成碎屑和汁液两部分。用大一点塑料勺将碎屑分配至每个研钵中(两平勺)，倒入汁液1 mL，备用。

(2)加药品：向盛有碎屑和汁液研钵中迅速加入少许二氧化硅、碳酸钙和2 mL无水乙醇。

(3)研磨：研磨的要领是用力地旋转压，进行迅速充分地研磨。

(4)过滤：将研磨好的研磨液倒入放有单层尼龙布的玻璃漏斗中过滤，将滤液收集到试管中，及时用封口膜将试管口封上。

上述改进的优点：①用榨汁机打碎绿叶的过程中，绿叶器官组织、部分细胞及叶绿体破裂解体，打成的碎屑小，既方便研磨,也利于有机溶剂(无水乙醇)充分接触，使得研磨液中色素溶解量增加；②教材实验中研磨要加10 mL无水乙醇。用榨汁机迅速打碎绿叶再研磨只需加无水乙醇2 mL，就能获得一个小组画滤液细线和探究实验所需色素提取液用量，节约了药品；③用封口膜将色素滤液试管口封上，透明密封，便于观察，方便操作，。

1.2 在用具和方法上改进滤液细线画法

滤液细线是影响色素分离结果的关键。

教材实验在实际操作中的不足：教材上画滤液细线用的玻璃毛细管易堵易断，学生在操作时吸取的滤液也容易过多或过少，导致画的滤液细线不均匀、不连贯；容易将滤纸划烂；操作不娴熟或者手抖，造成划线不细、不匀、不直、浓度不一。最终分离出的色素带层次不齐，效果差。

1.2.1 制备滤纸条

经干燥处理过的滤纸，剪成1.5 cm宽的滤纸条(注意宽度不大于1.5 cm)，一端剪去两个角使之呈梯形,并在距离这一端1 cm处用铅笔画一道细的横线，备用。

1.2.2 滤液细线画法上的改进

笔者比较了三种滤液细线的画法：薄塑料片印章法、钢笔划线法、薄钢质垫圈碾印(滚动)法。实验结果表明，薄塑料片印章法学生在实验时，兴趣深厚，且好上手、易操作、失误少，画出的滤液细线浓、细、匀、直。此实验方法材料易得,简便易行，效果好。具体如下：

用薄而硬的干净三角形薄塑料片如衣物标签，将平而直的一边两侧稍稍磨毛(利于吸附色素),先用一块载玻片笔直固定在铅笔细线一侧，薄塑料片蘸取色素研磨液少许轻轻印在滤纸条的细线处，待晾干后重复几次。

1.3 用改进的器具分离色素

教材实验在实际操作中的不足：教材实验中分离色素使用试管或者小烧杯加入层析液来操作。试管长且口小，滤纸条长度不够，尤其是层析液加入量不容易掌握，易发生滤液细线浸没在层析液中或滤纸条贴壁导致层析结果受到影响。用小烧杯,需倒入10 mL左右层析液,层析液用量大，烧杯口径较宽，层析液易挥发。滤纸条挂在烧杯壁易出现软化后滑落或贴壁的情况。

1.3.1 目标

用改进的器具分离色素,可做到滤液细线“不可能”浸没在层析液中。

1.3.2 对层析装置的改进

采用规格15 mL的度离心管替代试管或小烧杯，加入2.5 mL层析液后用封口膜密封。层析时用刀片轻轻地在封口膜中央划开一道细口，将画好滤液细线的滤纸条梯形端向下，从刀片划开的细口处竖直插入刻度离心管中，15 mL规格离心管的底部狭细，恰好能卡住滤纸条的梯形端，梯形端部分能够接触层析液，而不用担心会浸没滤液细线。离心管有刻度能很好控制层析液加入量，用封口膜密封管口，既能防止层析液挥发，又能防止滤纸贴壁。真正做到滤液细线不可能浸没在层析液中，学生好上手、易操作、失误少。

以上改进方法，针对学生实验操作的规范性、准确性，取得较好的实验效果。

2 实验拓展和探究设计

2.1 设想和目的

用榨汁机迅速充分打碎绿叶后研磨的优点:除制备出高质量色素提取液,还节省出部分实验时间，画滤液细线剩余的色素提取液还可用于探究色素溶液的光谱吸收特点、色素溶液的荧光现象。

2.2 探究过程

2.2.1 材料用具

剩余色素提取液、白光手电筒、蓝紫光手电筒、红色激光笔、绿色激光笔、白纸。

2.2.2 具体操作方法

(1)探究色素提取液的光谱吸收特点

用不同颜色的光源分别照射无水乙醇和色素提取液,操作时光源对每只试管的照射,从试管上部空管处往下移动至色素提取液,观察背景纸上光点的变化,形成对比(见表1)。直观感知叶绿体色素吸收光谱。

结论：无水乙醇不吸收任何波长的光，叶绿体中的色素对光的吸收具有选择性。叶绿体色素吸收光谱的最强吸收带有两个：一个是红光部分，另一个是蓝紫光部分，对绿光的吸收最少。

(2)探究色素提出液的荧光现象

结论:将色素提取液放在直射光环境下(光源也可用白炽灯代替)，分别进行直射光观察和反射光观察。色素溶液与人眼同高，在透射光侧，观察到色素溶液呈绿色，在反射光侧色素溶液呈血红色，即为叶绿素产生的荧光颜色(见表2)。

表1 探究色素提取液的光谱吸收特点

表2 探究色素提取液的荧光现象

3 反思与启发

本实验改进成功的关键主要有四点：①用榨汁机迅速充分打碎绿叶既方便研磨又利于有机溶剂与色素充分接触，使得研磨液中色素溶解量增加，从而获得高质量的色素提取液;②药品的合理用量；③滤液细线画法上的改进;④用改进的器具(15 mL离心管)分离色素。综合效果就是色素充分释放，层析效果显著。实验操作方法及器具的改进大大提高了实验课堂效率，也为学生带来更多思考的时间和探究空间。

在探究实验部分，学生非常直观地观察到了色素溶液对白光、红光和蓝紫光的吸收现象。利用色素溶液在太阳光下观察色素透光(几乎不吸收绿光)和荧光现象。这些实践活动不仅增强了学生的兴趣，对学生认识色素的光学性质，进而理解色素在光合作用中的用途具有重要意义。

实验改进与探究设计过程对教师也有重要的启发。比如白光手电筒的制作，仅仅是把手机的手电筒光源前临时粘上激光笔的小帽就加工成功。教师自己既要善于动脑，还要善于动手。只有设计出更显著、易观察的实验现象才能激发其兴趣、引发学生思考，这样对实验的改进才会更有意义。